一流专业背景下机械类专业创新型人才培养实践教学体系研究

王玮，王肖烨，高红卫

（宝鸡文理学院 机械工程学院，陕西宝鸡 721016）

1 研究背景

随着现代科技的发展及区域产业升级，社会对创新型人才的需求不断增加。一流本科专业建设也对高校全面提高人才培养能力、强化专业特色、提升创新能力等方面提出了更高的要求，以适应新时代对人才的多样化需求。在各类创新体系中，高等教育是创新型人才培养的基础[1-3]。因此，地方高校通过创新型人才培养模式及体系建设，突出创新在人才培养过程中的中心地位，彰显地方教育特色，为国家和社会培养创新型人才提供有力支持。

机械类专业是传统工科类专业的代表，现已包含了智能制造、人工智能、机器人等新兴的专业，具有实践性强、知识更新快、应用范围广等特点。在学院建设一流专业的背景下，本文以机械类专业为例，以创新为引领，以专业创新型人才培养为目标，分别从实践课程体系建设、创新实践平台建设、创新创业实践活动开展等方面探索机械类专业创新型人才培养实践教学改革。

2 一流专业背景下机械类专业创新型人才培养实践教学体系现状

2.1 实践教学内容陈旧，创新思维发展受限

当今社会，科技创新日新月异，智能制造、大数据、元宇宙、数字孪生等新技术不断出现，由于地方高校受限于经费及传统学科育人导向的影响，鲜有精力对实际生产中的新技术、新工艺充分调研，也缺乏对新领域的全面认识及实践，导致专业实践教学内容陈旧，与行业发展之间的差距逐步扩大，学生在面对复杂工程问题时很难根据所学专业知识去突破与创新。长此以往，高校培养的专业人才逐步偏离工程实践，学生的创新能力与创新意识无法得到充分训练，也难以满足现代化企业对人才创新能力的要求。

2.2 创新理论与实践结合不充分，创新训练不足

高校充分认识到创新教育在人才培养中的积极作用，均在人才培养方案中设置了创新及创业类课程。以机械类专业为例，除在大一的通识教育课程中设置创新创业基础课程外，往往还会在高年级设置机械创新设计、先进制造技术等有利于培养学生专业创新思维和了解行业前沿知识的专业课程。突出的问题是，地方高校受实践条件的制约，在实践教学环节仍以传统的验证性实验为主，创新性、开放性实验设置较少，加之高校师资队伍中从事实践教学的教师的数量和质量与新工科人才培养尚有差距，缺少“双师型”教师，很难对学生的创新实践进行广泛、高质量的训练与指导，导致学生与对实际生产中的新技术、新工艺认识有限，也缺乏对新领域的全面认识。

2.3 创新实践与行业结合不紧密，协同育人不深入

在新形势下，新工科人才培养强调与经济转型升级需要及行业对人才的需求等主动对接[4]。这就要求高校根据创新型人才培养的定位，做好顶层设计，通过多方协同育人实现人才培养。当前，机械类专业校企合作以企业为学生提供生产实习、行业认识实习、毕业实习等实践场所，高校为企业搭建科研平台、提供技术服务、推荐专业人才等方式开展合作，企业真正参与高校人才培养的方式和深度都不够[5]。由于合作不够深入，特色不鲜明，学生对实际生产中的新技术、新工艺认识有限，也缺乏对新领域有全面的认识及实践，所以学生很难根据所学专业知识去突破与创新。

3 机械类专业创新型人才培养实践教学体系的改革与实践

3.1 创新实践课程体系建设

实践课程体系建设是创新型人才培养的重要环节，也是机械类专业人才培养的基础。本专业实践课程体系主要包括校内专业实践训练环节、校外实践环节、创新创业实践活动等，各实践环节对应不同的训练模块，如图1 所示。制定实践课程体系时在强化专业知识的基础上，要根据学生的认知规律，充分考虑专业定位与地区的工业特点，加强理论与实践结合，设置综合实践能力强的课内实验及综合性、创新性实验，以专业基础知识学习、专业实践技能培训、创新思维与创新能力培养为目标，设置专业实践课程体系。

图1 实践教学课程体系

宝鸡文理学院机械工程学院设有机械设计制造及自动化、机械电子工程、材料成型与控制、工业设计、智能制造工程5 个本科专业，以机械制造技术课程为例，目前实验教学内容以省级虚拟仿真实验平台与PLM 数字化工厂为平台，已逐步形成工业产品数字化建模、结合工况对模型性能分析、产品优化设计、生成数控程序、模拟加工过程、模型传入数控机床或3D 打印机、产品实物制作等环节，模拟企业生产实际实现全流程实验。通过此类创新设计与工程实践，不但提高了学生专业学习兴趣与工程实践能力，又拉近了校内实践环节与企业实际生产状况的距离。

3.2 创新实践平台建设

创新型实践平台的建设及多维实践活动的开展是提升创新能力的重要途径[6]。在建设实践课程体系的基础上，校内外创新实践平台建设是培养创新型人才的有力补充和重要抓手。一方面，加大校内实践平台规划与建设，对传统实验设备进行升级，结合专业课程情况不同程度地增加开放性、综合性、创新性强的实验内容；利用AR、VR 等技术，将机械工程图学、机械装备设计等实践内容中抽象的几何图形和复杂的机械装备以虚拟仿真的形式展现给学生，增强学生的现实体验感和场景代入感，进一步拓展实践教学的广度，扩展学生的知识面，提升学生的创新思维能力。另一方面，积极整合校外资源，以校企资源联合共享为基础，通过与企业联合建设人才培养基地、创新实验室、产业研究院等校企协同育人模式，不但可以有效解决高校“双师型”人才短缺、学生实践场地单一等问题，学生通过项目开发、毕业设计、创新创业大赛等方面广泛了解地方产业，全面认识当地产业发展现状[7-8]。通过此类实践活动，不仅培养了学生工程实践创新思维，增强了学生解决实际问题的能力，也加强了学生对专业的理解和对地方重点企业的认识，从一定程度上也可以为企业提前储备人才。

3.3 丰富创新创业实践活动

内容丰富的创新创业实践活动是提升大学生创新能力的催化剂[9]。根据机械类专业人才培养“强实践”的要求及该专业便于开展实践活动的特点，机械工程学院成立了大学生创新创业中心与创新创业团队，为学生的课外创新实践提供通用加工设备、3D 打印设备、实践场地、常用工具箱等基本设施，与学院实验教学中心、众创空间等平台共同为学生的创新实践提供支持。在教师的指导下，学生以大学生创新创业训练计划、创新创业大赛、机械类学科竞赛、导师企业横向课题等形式开展创新实践活动，在机械、电子、电气、计算机等多学科交叉融合的团队中进行创新与实践[10-12]。在此基础上，学院会定期邀请知名校友、企业管理者、企业技术骨干、校内创新创业导师等为学生举办专题报告或进行辅导，对学生作品给予建设性指导，并对优秀作品进行孵化，学生的创新意识得到了充分激发，实践能力和创新能力显著提高。

3.4 更新实践教育理念与方式

针对地方应用型本科的专业定位，围绕专业人才培养目标，学院积极更新实践教学理念与方式，从实践教学模式、教学内容、教学方法等方面进行改革与探索。在实验教学内容方面，适当压缩验证性实验，结合专业课程情况，可不同程度地增加开放性、综合性、创新性强的实验内容[13]。在授课方式上，广泛采取开放式教学方式，积极引导学生探索本行业新技术、新工艺、新知识，激发学生了解专业及对行业发展的兴趣。在教学模式上，将虚拟仿真技术与实际实验场景进行结合，提高实验课程的体验感与教学效果，并邀请企业负责人、工程师、技能大师等走进课堂，结合实际情况讲授企业在生产中面对的问题及相应的解决办法，让学生在提高专业学习积极性的同时也增强了解决实际问题的能力，最终实现对理论知识的应用和创新[14]。在考核方式上，改变传统课程考核内容和方式，注重学习过程和综合能力考查，设置部分开放式、非唯一标准答案的考试题目，尤其是开放性、创新性实验，注重对作品的创意性、实物演示效果、现场表达能力等方面的考核。

4 创新实践成效

近年来，机械工程学院把大学生创新能力培养作为一项长期工程，通过对学生创新能力的持续培养，在实践教学方面取得了一定的成效。目前，学院创新氛围浓厚，参与创新项目的学生人数逐年增加，学生自发成立了三维创新设计协会、大学生机器人协会、机械创新设计协会等，且规模与影响力显著提升，三维创新设计协会被评为2021 年校级十佳协会称号。学院教师获陕西省高等教育教学成果一等奖1 项，校级教学成果奖5 项；获批省级教改项目3 项，省级重点教改项目1 项；获批教育部产学协同育人项目20 余项。近3年，学生主持大学生创业训练项目30 余项，其中国家级项目11 项；学生参加学科竞赛获得省级及以上奖项200 余项，其中在全国大学生机械创新设计大赛、大学生工程能力训练大赛、大学生先进成图技术与建模大赛等机械类重点赛事中成绩持续。

5 结语

在推进一流专业建设的背景下，全面落实人才培养的中心地位，培养具有创新精神、创新意识、创新能力的创新型专业人才是地方高校的重要使命。这就要求地方高校机械类专业重构现有人才培养模式，积极推动实践教学模式改革，优化实践课程体系建设，丰富创新实践内容，注重创新实践成效，为培养具备创新思维与创新意识、拥有创新实践能力、全方位参与国家创新体系的机械类创新人才提供有力的支持。